Verslag over de geïntegreerde ontwikkeling van batterijtesttechnologie en technologie voor tweerichtings-AC/DC-omvormers

De ontwikkelingsgeschiedenis van technologie voor het testen van batterijen
Batterijtestechnologie heeft drie belangrijke ontwikkelingsfasen doorlopen: handmatige testen, geautomatiseerde testen en intelligente testen. Elke fase vertegenwoordigt een belangrijke sprong in technologie en methodologie.
De technologische evolutie van handmatig tot intelligent
Vroege batterijtests vertrouwden voornamelijk op handmatige werking en technici moesten gegevens handmatig vastleggen en analyseren. De kenmerken van deze fase zijn:
Het testproces is sterk afhankelijk van handmatige werking en monitoring
De efficiëntie van gegevensverzameling en -analyse is laag
De testresultaten zijn gevoelig voor menselijke factoren
Het is moeilijk om langdurige of grootschalige tests uit te voeren

Met de ontwikkeling van computertechnologie kwam batterijtesten in de automatiseringsfase (van de jaren negentig tot de jaren 2010). De belangrijkste kenmerken van deze periode zijn onder meer:
Introduceer een computerbesturingssysteem om de automatisering van het testproces te bereiken
Ontwikkel speciale batterijtestapparatuur en software
Stel gestandaardiseerde testmethoden en procedures op
De nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van de test zijn verbeterd
De voortgang in dit stadium heeft de efficiëntie van batterijtests aanzienlijk verbeterd, wat een sterke ondersteuning biedt voor de snelle ontwikkeling van batterijtechnologie. Het geautomatiseerde testsysteem kan complexe lading- en ontladingscyclusstests uitvoeren en gegevens automatisch registreren en analyseren [8].
Momenteel is batterijtesttechnologie in het intelligente stadium ingegaan (van de jaren 2020 tot heden), en de belangrijkste kenmerken zijn:
Pas kunstmatige intelligentie en big data -technologieën toe om de prestaties van de batterij te voorspellen en de levensduur van de batterij te beoordelen
Ontwikkel niet-destructieve testtechnologie en micro-nano-testtechnologie om de testnauwkeurigheid te verbeteren
Bereik een nauwe integratie van testen met batterijontwerp, productie, recycling en andere links
• Benadruk het testen van volledige levenscyclus [8]
In dit stadium worden machine learning -algoritmen op grote schaal toegepast bij de voorspelling van de levensduur van de batterijcyclus. Studies tonen aan dat traditionele machine learning -algoritmen uitzonderlijk goed presteren bij het omgaan met beperkte gegevens. Random Forest Regressors kunnen bijvoorbeeld een gemiddelde absolute procentuele fout van ten minste 9,8% bereiken [4].
Vergelijking van efficiëntie, nauwkeurigheid en kosten in de drie fasen
Technieken voor het testen van batterijen in verschillende fasen hebben aanzienlijke verschillen in termen van efficiëntie, nauwkeurigheid en kosten:

AC/DC bidirectionele converter: een innovatie in testtechnologie
In de afgelopen jaren is de toepassing van AC/DC bidirectionele converters bij batterijtests een belangrijke technologische doorbraak. Deze technologie kan bereiken:
• Oplaadproces: converteer AC -vermogen naar DC -stroom om de batterij op te laden
• Afvoerproces: Converteer de DC -elektrische energie van de batterij in AC -elektrische energie
• Energieherstel: voed de energie die wordt gegenereerd door ontlading terug naar het power net om de efficiëntie van het energieverbruik te verbeteren

In traditionele batterijtestsystemen wordt de ontladingsergie meestal gedissipeerd als warmte en is de systeemefficiëntie 0%. Door een bidirectionele AC-DC-converter te gebruiken, kan de gedissipeerde energie worden geretourneerd naar het systeem, het bereiken van de recycling van batterijtestlaadingsenergie en het aanzienlijk verbeteren van de systeemefficiëntie [24].
Marktperspectieven en ontwikkelingstrends
AC/DC bidirectionele converters hebben brede ontwikkelingsperspectieven in de markt voor het testen van de batterij en zullen naar verwachting stabiele groei handhaven van 2025 tot 2031.

Batterijtesttechnologie zal zich in de toekomst in de volgende richtingen ontwikkelen:
De intelligentie- en automatiseringsniveaus van testtechnologie verbeteren voortdurend
2. Testtechnologie ontwikkelt zich naar hoge precisie, hoge efficiëntie en lage kosten
3. De testtechnologie is nauw geïntegreerd in het productieproces van de batterij om realtime monitoring en kwaliteitscontrole te bereiken tijdens het productieproces
4. Ontwikkel nieuwe technologieën voor het testen van batterijen om te voldoen aan de ontwikkelingsbehoeften van nieuwe soorten batterijen zoals batterijen van vaste toestand en lithium-zwavelbatterijen [8]
Met de continue innovatie van batterijtechnologie zullen testtechnieken ook blijven evolueren, van eenvoudige capaciteitstesten en ontladingstests tot complexe thermisch beheer en veiligheidsbeoordeling, wat een sterke ondersteuning biedt voor de gezonde ontwikkeling van de batterij -industrie.

De nieuwste vooruitgang in technologie voor het testen van batterijen
In 2024 vertoont de technologie voor het testen van batterijen een ontwikkelingstrend van intelligentie, efficiëntie en standaardisatie, en meerdere innovatieve technologieën hervormen het veld van batterijtests.
Toepassingen van kunstmatige intelligentie en machine learning
Er is aanzienlijke vooruitgang geboekt bij de toepassing van kunstmatige intelligentietechnologie bij het testen van batterijen. Machine learning -algoritmen presteren uitzonderlijk goed in de voorspelling van de levensduur van de batterijcyclus, met name de willekeurige bosregresder, die een gemiddelde absolute procentuele fout van ten minste 9,8%kan bereiken. Deze algoritmen kunnen de trends van de gegevensset effectief begrijpen en een betrouwbare basis bieden voor evaluatie van de batterijprestaties [4].

Vooruitgang in elektrochemische impedantie spectroscopie analyse technologie
In 2024 zal de toepassing van elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) analysetechnologie bij batterijtests meer wijdverbreid zijn. Deze technologie kan, door de interne weerstand van de batterij te meten, parameters evalueren, zoals het opladen en ontladen van efficiëntie en het genereren van warmte van de batterij, waardoor een belangrijke basis is voor de beoordeling van de batterijprestaties [8].
Technologische innovatie van AC/DC bidirectionele converter
De toepassing van AC/DC -bidirectionele converters op het gebied van batterijtests is een belangrijke technologische doorbraak in 2024. Deze technologie kan de bidirectionele energiestroom tijdens het batterijtestproces bereiken, waardoor de efficiëntie van het energieverbruik van het testsysteem aanzienlijk wordt verbeterd.

In traditionele batterijtestsystemen wordt de ontladingsergie meestal gedissipeerd als warmte en is de systeemefficiëntie 0%. Door een bidirectionele AC-DC-converter te gebruiken, kan de gedissipeerde energie worden geretourneerd naar het systeem, waardoor de recycling van batterijtestlaadingsenergie wordt bereikt. Experimenten tonen aan dat de converter die deze technologie aanneemt een efficiëntie heeft tot 92,9% bij een 300W -ingang (voor batterijlaad) en 93,6% bij een output van 1500 W (ondersteuning van de busbar) [21].
De verbetering van gestandaardiseerde testmethoden
In 2024 zal het standaardsysteem voor het testen van de batterij completer zijn en de internationale normen zullen geleidelijk aansluiten bij binnenlandse. De belangrijkste normen omvatten IEC62660-serie, ISO12405-serie en GB/T31484-2015, enz. Deze normen hebben betrekking op meerdere aspecten zoals het testen van batterijcapaciteit, cyclus levenstests en veiligheidstests [13].

Doorbraken in batterijtechnologie voor nieuwe energievoertuigen
In 2024 werden grote doorbraken gemaakt in batterijtechnologie voor nieuwe energievoertuigen, vooral in termen van energiedichtheid, laadsnelheid en cycle -levensduur. De energiedichtheid van batterijen is aanzienlijk toegenomen. De energiedichtheid van de 4680 batterij van Tesla heeft bijvoorbeeld tot 300Wh/kg bereikt, en die van de Qilin -batterij van CATL heeft 304Wh/kg bereikt. De laadsnelheid heeft ook een kwalitatieve sprong bereikt. De 800V hoogspanningsplatformtechnologie maakt het laadvermogen in staat om 500 kW te bereiken, waardoor de laadtijd aanzienlijk wordt verkort [11].
De markt voor batterijvorming en testen groeit
De wereldwijde marktomvang voor batterijvorming en het testen van elektrische voertuigen was ongeveer 1.341,2 miljoen US dollar in 2023. Het zal naar verwachting groeien met een samengesteld jaarlijks tarief van 17,5% ten opzichte van de komende zes jaar en het bereiken van 5.865,8 miljoen Amerikaanse dollars in 2030.

Concluderend zal in 2024 batterijtesttechnologie een ontwikkelingstrend van intelligentie, efficiëntie en standaardisatie vertonen. De toepassing van AC/DC bidirectionele convertertechnologie, de introductie van kunstmatige intelligentie -algoritmen en de verbetering van het standaardsysteem hebben gezamenlijk de snelle ontwikkeling van de technologie voor het testen van batterijen bevorderd, wat een sterke ondersteuning biedt voor de gezonde ontwikkeling van de batterij -industrie.
Vergelijking van standaardsystemen voor batterijtingstechnologie in binnen- en buitenland
De normen voor het testen van batterijen zijn een belangrijke garantie om de prestaties, veiligheid en betrouwbaarheid van de batterij te waarborgen. Met de snelle ontwikkeling van de wereldwijde markt voor elektrische voertuigen en energieopslag, verbeteren de standaardsystemen van de batterij in binnen- en buitenland ook constant. Dit artikel analyseert de verschillen tussen standaard- en buitenlandse standaardsystemen voor het testen van batterijtechnologie.
International Battery Testing Standard System
Internationale normen voor het testen van batterijen worden voornamelijk geformuleerd door de International Electrotechnical Commission (IEC), de International Organisation for Standardization (ISO), Underwriters Laboratories (UL), de Society of Automotive Engineers (SAE) en relevante instellingen in de Europese Unie [13].
De normen voor power lithium-ionbatterijen uitgegeven door IEC omvatten voornamelijk IEC62660-1: 2010 "Lithium-ion Power Battery Cellen voor elektrische wegvoertuigen-Deel 1: prestatietests" en IEC62660-2: 2010 "Lithium-ion Power Battery Cellen voor elektrische wegvoertuigen-Deel 2: Betrouwbaarheid en misbruiktests". Deze normen zijn voornamelijk gericht op de prestaties en veiligheidstests van individuele batterijcellen [13].
De door ISO geformuleerde normen zijn onder meer de ISO12405-serie, die is verdeeld in drie delen: ISO12405-1 voor batterijen met een krachtige kracht, ISO12405-2 voor hoge energiebatterijen en ISO12405-3 voor veiligheidsprestaties. Het doel is om voertuigfabrikanten optionele testitems en methoden te bieden [13].
De UL2580 -standaard van de Verenigde Staten beoordeelt voornamelijk de betrouwbaarheid van batterijmisbruik en het vermogen om personeel te beschermen wanneer misbruik schade toebrengt. Het SAE -standaardsysteem is completer, inclusief SAEJ2464 voor het testen van batterijmisbruik, SAEJ2929 voor veiligheidsnormen van het batterijsysteem en SAEJ2380 voor batterijtrillingen, enz. [13]

Chinees batterijtest standaardsysteem
Het standaardsysteem voor het testen van de batterij in China begon relatief laat, maar heeft zich snel ontwikkeld. In 2001 heeft de Automotive Standardization Committee het eerste leidende technische document van China uitgegeven voor het testen van lithium-ionbatterijen in elektrische voertuigen, GB/Z18333.1: 2011 "Lithium-ionbatterijen voor elektrische wegvoertuigen" [13].
In 2006 heeft het ministerie van Industrie en Informatietechnologie QC/T743 "Lithium-ion Power Battery voor elektrische voertuigen uitgegeven", die in 2012 werd herzien. Deze vroege normen waren voornamelijk gericht op de monomeer- en module-niveaus en hadden een relatief smalle toepassingscope [13].
In 2015 heeft de standaardisatiebeheer van de Volksrepubliek China een reeks normen afgekondigd. Inclusief GB/T31484-2015 "Cycle Life-vereisten en testmethoden voor elektrische batterijen voor elektrische voertuigen", GB/T31485-2015 "Veiligheidsvereisten en testmethoden voor stroombatterijen voor elektrische voertuigen", GB/T31486-2015 "Elektrische prestatie-eisen en testmethoden voor elektrische voertuigen voor elektrische voertuigen" en GB/T31 467 Serie-normen [13].
De belangrijkste verschillen tussen binnenlandse en buitenlandse standaardsystemen
1. De volledigheid van het standaardsysteem: het internationale standaardsysteem is completer en dekt alle aspecten van batterijen, terwijl het Chinese standaardsysteem, hoewel snel ontwikkelt, nog steeds continu wordt verbeterd [14].
2. Focus van testmethoden: internationale normen leggen meer nadruk op de veiligheids- en betrouwbaarheidstests van batterijen, zoals UL- en SAE -normen; De Chinese standaard daarentegen besteedt meer aandacht aan de prestaties en cycle -levensstests van batterijen [13].
3. Standaard -updatefrequentie: internationale normen worden regelmatig bijgewerkt om zich aan te passen aan de snel ontwikkelende batterijtechnologie. De update van Chinese normen is relatief traag, maar de updatesnelheid is de afgelopen jaren versneld [14].
4. Striktheid van testomstandigheden: in sommige testitems kunnen de testomstandigheden van Chinese normen strenger zijn om zich aan te passen aan de speciale klimaat- en wegomstandigheden in China [13].
5. Mate van internationalisering van normen: China bevordert actief de internationalisering van de normen voor het testen van batterijen, waardoor de afstemming van binnenlandse normen met internationale normen wordt vergemakkelijkt en het internationale concurrentievermogen van Chinese batterijproducten verbetert [14].
Met de continue ontwikkeling van batterijtechnologie en de uitbreiding van toepassingsscenario's zal het standaardsysteem voor batterijtests ook constant worden verbeterd. De verschillen tussen binnenlandse en buitenlandse normen zullen geleidelijk smeken, waardoor de gezonde ontwikkeling van de wereldwijde batterij -industrie gezamenlijk wordt bevorderd.

De toepassing van AC/DC bidirectionele converter bij batterijtests
AC/DC bidirectionele converters hebben brede toepassingsperspectieven op het gebied van batterijtests en hun bidirectionele energiestroomkenmerken hebben revolutionaire veranderingen aangebracht in batterijtests.
Energiehersteltype Battery Testing System
In traditionele batterijtestsystemen wordt de energie tijdens de lozing van de batterij meestal gedissipeerd als warmte en is de systeemefficiëntie 0%. Het testsysteem met behulp van een bidirectionele AC/DC -converter kan de recycling van energie bereiken:
• Oplaadfase: converteer AC -roostervermogen in DC -vermogen om de batterij op te laden
• Ontladingsfase: converteer het DC -vermogen van de batterij terug naar AC -vermogen en voer deze terug naar het vermogensrooster
De energieherstelpercentage is zo hoog als meer dan 90%, waardoor het energieverbruik voor testen aanzienlijk wordt verminderd [21].
Dit testsysteem van het energieversteltype is met name geschikt voor het testproces van grootschalige batterijproductielijnen en kan de bedrijfskosten aanzienlijk verlagen.
Batterijcyclus Life Test
Bidirectionele AC/DC -converters spelen een belangrijke rol in de levensduur van de batterijcyclus: tests:
Precies geregistreerde lading- en ontladingscycli bereiken om werkelijke gebruiksscenario's te simuleren
Ondersteuning van de hoog-nauwkeurige stroom- en spanningscontrole om de consistentie in testomstandigheden te waarborgen
• Het kan complexe laad- en ontladingscurves uitvoeren om de prestaties van de batterij onder verschillende werkomstandigheden te evalueren [8]

Batterij Backup System (BBU) -test
De bidirectionele AC/DC -converter kan worden gebruikt als de interface van het batterijback -upsysteem voor testen en verificatie:
Simuleren scenario's voor het falen van stroomroosters om het vermogen van de batterij te testen om apparatuurfuncties te onderhouden
Controleer de spanningsdaling van het batterij tijdens ontlading en verifieer het vermogen van de stroomconversie -interface om de busspanning te behouden
Realiseer het opladen van batterijen en busbar -interfacefuncties in een enkel apparaat om kosten en groottevoordelen te behalen [21]
Batterijtest voor elektrische voertuigen
Op het gebied van het testen van de batterij van elektrische voertuigen hebben bidirectionele AC/DC -converters unieke voordelen:
Simuleer de oplaad- en ontlaadomstandigheden van voertuigen, inclusief snel opladen en langzaam laadscenario's
• Test de batterijprestaties onder een 800V hoogspanningsplatform. Het laadvermogen van de Zeekr 007 kan bijvoorbeeld 500 kW bereiken onder een 800V hoogspanningsplatform [11]
Evalueer de prestaties van de batterij onder verschillende temperatuur- en belastingsomstandigheden
Hoogtreffend testplatform
Het nieuw ontwikkelde bidirectionele AC/DC Converter -testplatform heeft aanzienlijke efficiëntievoordelen:
Bij het opladen van de batterij kan de efficiëntie tot 92,9%(300 W) bereiken.
De efficiëntie bereikt 93,6%(1500 W) bij het ondersteunen van de busbalk.
Hogere vermogensniveaus kunnen eenvoudig worden bereikt door herconfiguratie of parallelle verbinding [21].

Test van energieopslagsysteem
Bij het testen van energieopslagsystemen biedt de bidirectionele AC/DC-converter met drie poorten een flexibele testoplossing:
Het biedt drie interfaces: DC-BUS-poort, DC-ingangspoort en AC-poort
Ondersteuning van de situatie waarin de batterijspanning lager is dan de piekamplitude van de AC -spanning
• Voer bidirectionele energie -uitwisselingstests uit tussen energieopslagsystemen en elektrische roosters [6]
De toepassing van bidirectionele AC/DC -convertertechnologie verbetert niet alleen de efficiëntie en nauwkeurigheid van batterijtests, maar verlaagt ook de testkosten, waardoor sterke ondersteuning wordt geboden voor de snelle ontwikkeling van batterijtechnologie. Met de continue innovatie van batterijtechnologie wordt de toepassing van bidirectionele AC/DC -converters op het gebied van batterijtests meer wijdverbreid.
Voordelen van het bidirectionele AC/DC Converter -batterijtestsysteem
Bidirectionele convertertechnologie heeft een revolutionaire verandering op het gebied van batterijtests veroorzaakt, waardoor de efficiëntie en prestaties van het testsysteem aanzienlijk worden verbeterd door middel van innovatieve methoden voor energiebeheer. Dit artikel voert een diepgaande analyse uit van de kernvoordelen van deze technologie en de impact ervan op de batterijtestindustrie.
Energieherstel en verbetering van de systeemefficiëntie
Het belangrijkste defect van het traditionele batterijtestsysteem ligt in het gebruik van lage energie. Tijdens het ontladingstestproces wordt de energie die door de batterij wordt vrijgegeven meestal omgezet in warmtedissipatie en is de efficiëntie van het energieverbruik van het systeem bijna nul. Het testsysteem van bidirectionele converters heeft deze situatie volledig veranderd:
• Energierecycling: de energie die wordt gegenereerd door batterijafvoer wordt teruggevoerd naar het power grid of andere testeenheden
• Verminder het energieverbruik aanzienlijk: het energieverstelpercentage kan meer dan 90%bereiken, waardoor het energieverbruik tijdens het testproces aanzienlijk wordt verminderd
• Verminder de vereisten voor warmteafvoer: minimaliseer het genereren van warmte en vereenvoudig het ontwerp van het koelsysteem
Deze zeer efficiënte benadering van energiebeheer is met name geschikt voor grootschalige batterijproductielijnen, die de bedrijfskosten en koolstofemissies in het testproces aanzienlijk kunnen verlagen.
De kwalitatieve verandering in de testnauwkeurigheid en controlemogelijkheden
Bidirectionele convertertechnologie heeft ongekende precisie- en besturingsmogelijkheden gebracht voor het testen van batterijen:
• Huidige huidige controle: bereik de precieze huidige regelgeving op milliampere-niveau om te voldoen aan de testvereisten van verschillende batterijen
• Dynamische responscapaciteit: pas snel oplaad- en loweringsparameters aan om belastingswijzigingen in werkelijke gebruiksscenario's te simuleren
• Complexe werkconditie simulatie: in staat om meerdere lading- en ontladingscurves uit te voeren om de prestaties van de batterij in verschillende toepassingsscenario's te evalueren
Deze voordelen maken de testresultaten betrouwbaarder en bieden een solide basis voor evaluatie van batterijprestaties en kwaliteitscontrole.

Multifunctionele integratie en ruimte-efficiëntie
Moderne bidirectionele convertertestsystemen hebben multifunctionele integratie bereikt, waardoor aanzienlijke ruimte- en kostenvoordelen worden gebracht:
• Functie -integratie: bereik de functies voor het opladen en ontladen van batterijen in één apparaat om het aantal apparaten te verminderen
• Modulair ontwerp: vermogensniveaus kunnen eenvoudig worden uitgebreid door parallelle verbinding of herconfiguratie, waardoor de systeemflexibiliteit wordt verbeterd
• Verminderde vloerruimte: het geïntegreerde ontwerp vermindert de ruimtevereisten van het testsysteem en optimaliseert de lay -out van laboratoria of productielijnen
De mogelijkheid om zich aan te passen aan nieuwe batterijtechnologieën
Met de snelle ontwikkeling van batterijtechnologie moet het testsysteem de mogelijkheid hebben om zich aan te passen aan nieuwe soorten batterijen:
• Ondersteuning met een hoog spanningsplatform: Pas aan aan de testvereisten van 800V hoogspanningsbatterijplatforms en voldoen aan de ontwikkelingsvereisten van snellaadtechnologie voor nieuwe energievoertuigen
• Brede spanningsbereik: ondersteunt verschillende batterijtests van lage spanning tot hoogspanning, aanpassing aan de ontwikkeling van verschillende batterijtechnologieën
• Programmeerbaarheid: pas aanpassen aan de testvereisten van nieuwe soorten batterijen via software -updates om de levensduur van testapparatuur te verlengen
Gestandaardiseerde tests zijn in lijn met internationale normen
Het bidirectionele testsysteem voor converter helpt bij het bereiken van de standaardisatie van batterijtests:
• Volgen aan internationale normen: ondersteunt de testmethoden die zijn vastgelegd in internationale normen zoals IEC62660 Series en ISO12405 -serie
• Testconsistentie: zorg ervoor dat de testresultaten van batterijen uit verschillende batches en verschillende fabrikanten vergelijkbaar zijn
• Bevorder internationale samenwerking: vergemakkelijk de afstemming van de normen van de binnenlandse batterijtests met internationale normen om het internationale concurrentievermogen van Chinese batterijproducten te verbeteren.

Kosten-batenanalyse
De economische voordelen van het bidirectionele testsysteem voor converters worden voornamelijk weerspiegeld in de volgende aspecten: